[發(fā)明專利]多個(gè)開關(guān)變換器的控制設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200680055034.4
• 申請(qǐng)日: 2006-06-21
• 公開（公告）號(hào): CN101473506A
• 公開（公告）日: 2009-07-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: C·阿德拉格納;G·加塔瓦里
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J1/10
• 分類號(hào): H02J1/10;H02M3/158
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 王慶海;李家麟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多個(gè)開關(guān)變換器的控制設(shè)備。

背景技術(shù)

在現(xiàn)有技術(shù)中，多個(gè)變換器是已知的；它們是通過兩個(gè)或多個(gè)任意標(biāo)準(zhǔn)類型(例如，降壓、回掃、升壓等)的開關(guān)變換器并聯(lián)組合的方式制成的，典型地，所有的都是相同的，這樣，它們共用同樣的電壓源并且在同樣的負(fù)載上分配功率。然后如果以這樣的變換器控制方法被激活，那么基本上包括以合適的方式交錯(cuò)的PWM脈沖序列來控制每一個(gè)變換器，其更適合被稱之為“多相”變換器。

當(dāng)使用單一變換器不能實(shí)現(xiàn)或者遵照設(shè)計(jì)說明不經(jīng)濟(jì)時(shí)使用多個(gè)和多相的方法。在這些方法可能合適的情況中最明顯的情況是大功率和/或大電流。事實(shí)上，總功率或電流能被數(shù)量為n的變換器細(xì)分，其中的每一個(gè)都能被換算以便承載N分之一。除此之外，在多相方法的特定背景中，使用合適時(shí)間控制單一變換器的PWM脈沖序列可以得到其所有的參數(shù)而不需要單獨(dú)測(cè)量。例如，所有變換器的輸入(或輸出)的波紋電流最小化或者設(shè)置在一定情況下達(dá)到零是可能的，因此優(yōu)化電壓并進(jìn)而減小由優(yōu)化而影響的電容器的工作臺(tái)成本；或者，仍然利用合適的控制方法，整個(gè)系統(tǒng)能被制成相當(dāng)于一個(gè)整體，其工作的頻率與各個(gè)單獨(dú)頻率之和相同，因此使磁性部分的尺寸變小并且獲得了由單一變換器難以達(dá)到的動(dòng)態(tài)性能。

圖1所示兩相降壓變換器用于提供臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)中的現(xiàn)代處理器，具有極低電源電壓(低于1.8V)、高消耗(大于90A)和極高消耗動(dòng)力(大于1A/ns)的特點(diǎn)。下面，將特別參考多相變換器；不過，需要指出的是在多個(gè)變換器方法的簡(jiǎn)化方案中所有標(biāo)記也依然有效。

正如已經(jīng)提到的那樣，導(dǎo)致使用多相變換器的基本需要是大功率。在這種情況下，當(dāng)該系統(tǒng)被要求滿負(fù)荷工作時(shí)可以導(dǎo)出從多個(gè)變換器的使用中受益最大，然而隨著負(fù)荷的減少，許多可用的變換器導(dǎo)致出現(xiàn)冗余。除了一些供應(yīng)系統(tǒng)中需要冗余來保證極高水平的服務(wù)持續(xù)性的情況之外，一般情況下這構(gòu)成了一種浪費(fèi)。此外，在減少負(fù)荷時(shí)，與控制相關(guān)的能量損耗(例如FET晶體管的驅(qū)動(dòng))，以及一系列不考慮負(fù)荷的能量的損耗(例如與功率元件的負(fù)載和卸載寄生電容相關(guān)的損耗)開始變得重要并且系統(tǒng)的變換效率(也就是返回到負(fù)荷的功率與由輸入電源吸收的功率之間的比例)開始迅速減小。

在許多系統(tǒng)中，其可以具有非操作的所謂的等待狀態(tài)，其特征是極大的減少為其供應(yīng)電流的變換器的負(fù)荷，符合任意的標(biāo)準(zhǔn)或所要求的建議，其目的是調(diào)整在前述狀態(tài)中這些裝置的能量消耗的減少(例如能源之星、能源2000、藍(lán)色天使(Bule?Angel)，等)。在這種情況下，上面提到的能量損耗的減少對(duì)于達(dá)到合格就變得很重要。

有時(shí)，如果保證單一變換器的損耗落入在所推薦的限制內(nèi)不是一件容易完成的任務(wù)，那么，容易想象到多個(gè)變換器將加重這項(xiàng)任務(wù)完成的難度。因此有必要拓展用于單一變換器的已知技術(shù)到多個(gè)或多相變換器中或利用新的特別用于多個(gè)或多相變換器的技術(shù)來完善現(xiàn)有技術(shù)，以這種方式來使系統(tǒng)設(shè)計(jì)者的任務(wù)變得容易。

在以上情況中，用于單一變換器的負(fù)載消耗和基本上所有所涉及的變換器的操作頻率的減少限制到最低或零的各種技術(shù)是已知的。很明顯，在一個(gè)多相變換器中，由N個(gè)單一變換器復(fù)合而成(命名為N相變換器)，這些技術(shù)中的任何一個(gè)都能應(yīng)用到全部N個(gè)變換器中的每一個(gè)。因此如果Pin0是由單一變換器吸收的輸入功率(為了簡(jiǎn)化認(rèn)為所有的都相同)在負(fù)載情況下，例如零，在這些情況下用于N相變換器的功率吸收將是N·Pin0。盡管Pin0很小，如果N足夠大，那么N·Pin0可能超過N相變換器所屬的功率等級(jí)中所設(shè)定的限制值。

發(fā)明內(nèi)容

考慮到所公開的現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的目的是提供一種用于多個(gè)變換器的控制設(shè)備，其使變換器的損耗減少。

根據(jù)本發(fā)明，這一目的由多個(gè)開關(guān)變換器的控制設(shè)備來實(shí)現(xiàn)，每個(gè)變換器包括至少一個(gè)功率開關(guān)并與所述至少一個(gè)功率開關(guān)的控制電路相關(guān)聯(lián)，其特征在于包括裝置，適用于將代表多個(gè)開關(guān)變換器負(fù)荷的信號(hào)與多個(gè)參考信號(hào)相比較，并用于使所述多個(gè)控制電路的至少一個(gè)有效或失效以響應(yīng)所述比較。

由于本發(fā)明可能制作一種用于多個(gè)開關(guān)變換器的控制設(shè)備使從中到低的負(fù)荷變換效率達(dá)到最優(yōu)，從而減少由于負(fù)荷減少而效率降低的正常比率。進(jìn)一步地，所述控制設(shè)備在零負(fù)荷時(shí)能將能量消耗降到最低，從而減少單一變換器的能量消耗并且保持單一變換器的開關(guān)周期之間的時(shí)間關(guān)系，從而保持應(yīng)用于多個(gè)變換器的附加參數(shù)(例如最小化電流波紋)。

附圖說明

本發(fā)明的特征和優(yōu)點(diǎn)從下面其實(shí)施例的詳細(xì)描述中將變得更加明顯，在所包括的附圖中其闡述作為非限制性實(shí)施例，其中：